1 概況

某型挖泥船載量大，船舶總長百余米，在挖泥船施工過程中，駕駛室出現(xiàn)振動(dòng)大的問題。北京東方所測(cè)試工程師通過測(cè)試手段確定了振源并提出了整改建議。

2 測(cè)試目的

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反映，挖泥船在施工過程中，出現(xiàn)振動(dòng)過大的現(xiàn)象。由于船機(jī)設(shè)備比較多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法判斷振源位置。本次試驗(yàn)的目的就是通過對(duì)船機(jī)設(shè)備施工過程中的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，通過數(shù)據(jù)分析，判斷振源的位置。

3 測(cè)試設(shè)備

根據(jù)本次測(cè)試要求，測(cè)試系統(tǒng)包括東方所INV3062C采集儀，INV9822傳感器數(shù)只，INV9314力棒，筆記本電腦等。

4 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)施工過程，測(cè)試工況分為挖泥、滿載航行、艏吹、空載航行四個(gè)過程。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反饋的情況，挖泥船在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，駕駛臺(tái)振動(dòng)較大。因此，在駕駛室的駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)固定位置處進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置和數(shù)據(jù)采集。測(cè)點(diǎn)位置如圖4-1、4-2所示，X方向?yàn)榇羞M(jìn)方向，Y方向?yàn)樗椒较?，Z方向?yàn)榇怪狈较颉?/span>

圖4-1 駕駛臺(tái)測(cè)點(diǎn)

圖4-2 挖泥控制臺(tái)測(cè)點(diǎn)

5數(shù)據(jù)分析

根據(jù)施工過程，測(cè)試工況分為挖泥、滿載航行、艏吹、空載航行四個(gè)過程。對(duì)整個(gè)施工過程中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

5.1挖泥工況

挖泥工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析。可以發(fā)現(xiàn)在挖泥過程中，駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Z方向的振動(dòng)幅值明顯增大，如圖5-1所示。

圖5-1 挖泥工況時(shí)域分析

截取挖泥工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺(tái)Z方向振動(dòng)有效值是其他方向的3倍左右，挖泥控制臺(tái)Z方向振動(dòng)有效值是其他方向的4倍左右，如圖5-2所示。

圖5-2 挖泥工況時(shí)域分析

挖泥工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析?？梢园l(fā)現(xiàn)在挖泥過程中，振動(dòng)頻譜中主導(dǎo)頻率與耙臂泵相關(guān)頻率和高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-3所示。

圖5-3 挖泥工況頻域分析

挖泥工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析。可以發(fā)現(xiàn)在挖泥過程中，挖泥控制臺(tái)Z方向的振動(dòng)主要頻率與高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-4所示。

圖5-4 挖泥工況三維譜陣分析

5.2 滿載航行工況

滿載航行工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析?？梢园l(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Y、Z方向的振動(dòng)幅值相對(duì)增大，偶爾出現(xiàn)的船體沖擊振動(dòng)是由于海浪較大導(dǎo)致，如圖5-5所示。

圖5-5 滿載航行工況時(shí)域分析

截取滿載航行工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Y方向的振動(dòng)有效值較大，如圖5-6所示。

圖5-6 滿載航行工況時(shí)域分析

滿載航行工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析?？梢园l(fā)現(xiàn)在航行過程中，振動(dòng)頻譜中主導(dǎo)頻率與推進(jìn)螺旋槳葉片頻率一致，如圖5-7所示。

圖5-7 滿載航行工況頻域分析

滿載航行工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析?？梢园l(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Y方向的振動(dòng)主導(dǎo)頻率與推進(jìn)螺旋槳葉片頻率一致，如圖5-8所示。

圖5-8 滿載航行工況三維譜陣分析

5.3 艏吹工況

圖5-9 艏吹工況

艏吹工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析?？梢园l(fā)現(xiàn)在艏吹過程中，駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Z方向的振動(dòng)幅值明顯增大，如圖5-10所示。

圖5-10 艏吹工況時(shí)域分析

截取艏吹工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Z方向的振動(dòng)有效值較大，如圖5-11所示。

圖5-11 艏吹工況時(shí)域分析

艏吹工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析。可以發(fā)現(xiàn)在艏吹過程中，振動(dòng)頻譜中主導(dǎo)頻率與艙內(nèi)泥泵葉片頻率和高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-12所示。

圖5-12 艏吹工況頻域分析

艏吹工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析?？梢园l(fā)現(xiàn)在艏吹過程中，挖泥控制臺(tái)Z方向的振動(dòng)主導(dǎo)頻率與艙內(nèi)泥泵葉片頻率和高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-13所示。

圖5-13 艏吹工況三維譜陣分析

5.4 空載航行工況

空載航行工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析。可以發(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Y、Z方向的振動(dòng)幅值相對(duì)增大，偶爾出現(xiàn)的船體沖擊振動(dòng)是由于海浪較大導(dǎo)致，如圖5-14所示。

圖5-14 空載航行工況時(shí)域分析

截取空載航行工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Y方向的振動(dòng)有效值較大，如圖5-15所示。

圖5-15 空載航行工況頻域分析

航行工況下，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析。可以發(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺(tái)和挖泥控制臺(tái)Y方向的振動(dòng)主頻與推進(jìn)螺旋槳葉片頻率一致，如圖5-16所示。

圖5-16 空載航行工況三維譜陣分析

綜上，挖泥船在施工過程中，駕駛室內(nèi)的振動(dòng)頻率匯總?cè)绫?-1所示。由于高壓沖水泵、艙內(nèi)泥泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都為變頻電機(jī)，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，表中的頻率只是測(cè)試時(shí)刻的頻率（具體數(shù)據(jù)均略去）。

表5-1 不同工況下的振動(dòng)頻率

5.5 高壓沖水泵分析

艏吹工況下，根據(jù)《JB/T 8097-1999 泵的振動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)高壓沖水泵進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試分析數(shù)據(jù)。

圖5-17 高壓沖水泵振動(dòng)時(shí)域波形

圖5-18 高壓沖水泵振動(dòng)時(shí)域分析

圖5-19 高壓沖水泵振動(dòng)時(shí)域有效值分析

通過對(duì)高壓沖水泵振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)高壓沖水泵各向振動(dòng)有效值均超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.6 泥泵分析

艏吹工況下，根據(jù)《JB/T 8097-1999 泵的振動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)泥泵進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試并分析數(shù)據(jù)。

圖5-20 泥泵振動(dòng)時(shí)域有效值分析

通過對(duì)泥泵振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析，左右泥泵各向振動(dòng)有效值均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.結(jié)論

（1）整個(gè)施工過程分為挖泥、滿載航行、艏吹、空載航行四個(gè)工況,駕駛室振動(dòng)大主要出現(xiàn)在挖泥和艏吹工況下；

（2）施工期間駕駛室的振動(dòng)主要是泥泵和高壓沖水泵工作時(shí)葉片的振動(dòng)頻率導(dǎo)致；

（3）泵振動(dòng)大小與泵的負(fù)載有關(guān)，泵負(fù)載影響因素主要有轉(zhuǎn)速、真空度、泵內(nèi)介質(zhì)密度、流速等；

（4）根據(jù)《JB/T 8097-1999 泵的振動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)，高壓沖水泵的振動(dòng)級(jí)別不符合標(biāo)準(zhǔn)；左右泥泵的振動(dòng)級(jí)別符合標(biāo)準(zhǔn)。

7.建議

（1）增加挖泥船駕駛室的結(jié)構(gòu)阻尼

阻尼材料可以吸收系統(tǒng)振動(dòng)的能量，使自由振動(dòng)的振幅衰減，對(duì)于強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅有抑制作用。

（2）增加泵隔振裝置或駕駛室隔振裝置

用具有彈性的隔振裝置，將振動(dòng)的泵（振源）與地基隔離，以便減少振源通過地基影響周圍的設(shè)備，這是主動(dòng)隔振方式；將需要保護(hù)的設(shè)備與振動(dòng)的地基隔離，使其不受振源的影響，這是被動(dòng)隔振方式。集控室采用的是被動(dòng)隔振方式，隔振效果顯著。

（3）檢查高壓沖水泵。